1推理控制" title="推理控制">推理控制的CVCF電源的硬件構(gòu)成

推理控制的CVCF電源系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示,，控制電路見圖2。

系統(tǒng)采用8031作為CPU,，外擴8K的EPROM2764,，用于存放監(jiān)控程序、推理控制,、鍵控及顯示程序,。擴展一片DAC0832，以便輸出階梯正弦波,，其片選信號CS接74LS138的Y0口,選通地址為＃1FFFH,。DAC0832按單緩沖工作方式，使輸入寄存器處于鎖存狀態(tài),，ILE接＋5V,，WR1接CPU的寫信號WR，DAC寄存器處于不鎖存狀態(tài),，所以將WR2和XFER直接接地,，DAC0832接成單極性輸出,，參考電壓為＋5V，輸出0～5V的電壓,。擴展一片ADC0809,，實現(xiàn)對整流后的直流電壓進(jìn)行采樣的功能，8031的WR和74LS138的Y1口經(jīng)一個或非門接ADC0809的STAR和ALE端,，來控制ADC0809的啟動和地址鎖存,。8031的RD和74LS138的1口經(jīng)或非門接ADC0809的OE端，控制信號的輸出,。ADC0809的CLK由8031的ALE上信號經(jīng)過2分頻以后提供,，EOC經(jīng)反向器作8031的INT1中斷請求輸入線，要求CPU從P0上讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量,。ADC0809的IN0和采樣保持器LF198的輸出端相連,，故IN0上輸入的0～15V范圍的模擬電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，可由8031通過程序從P0口輸入到內(nèi)部RAM單元,。

圖1推理控制的CVCF系統(tǒng)原理圖

圖2推理控制的CVCF電源控制電路圖

擴展一片8279,，作為擴展的I/O口，接8個LED,，以完成顯示目標(biāo)頻率,、目標(biāo)電壓和反饋電壓的功能。8個LED接成共陽極,。8279和8031的連接無特殊要求,，除數(shù)據(jù)線P0口、WR,、RD可直接連接外,，CS由74LS138的Y2口進(jìn)行片選。時鐘由ALE提供,，A0接8031的P2.0口,，中斷請求IRQ經(jīng)反向器與8031的INT0相連。

8279同時擴展鍵盤的接口,，實現(xiàn)運行,、停止、清零,、復(fù)位功能鍵的控制,。規(guī)定掃描線（SL0－SL1）為列線，在此以連接74LS138的輸出T0和T1為列線,，實現(xiàn)2＊8的鍵盤功能,。回復(fù)線（RL0－RL7）為行線,。

由8031的P2.5,、P2.6,、P2.7口經(jīng)74LS138進(jìn)行地址譯碼，各擴展芯片的地址由此確定,。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計

應(yīng)用軟件分為四大部分：振蕩部分,、采樣部分、調(diào)幅部分,、通信部分,。為了防止嚴(yán)重干擾時“飛”程序，在每個程序之間安放軟陷阱,，即在各個子程序之間放入幾條NOP指令,。這樣，發(fā)現(xiàn)異常時,，可強制從頭執(zhí)行,。

在軟件設(shè)計中采用模塊化子程序結(jié)構(gòu)，其主程序和推理控制子程序的流程結(jié)構(gòu)見圖3,。

（1）振蕩器子程序

　　該程序模塊要求得到一個頻率可調(diào)的高頻率穩(wěn)定度的階梯正弦波,。要求頻率可調(diào)范圍為45Hz～65Hz,，精度要求為0.1Hz,。

在振蕩程序中，采用8031的T1定時方法,，因為T1工作方式不占用CPU時間,。在整個單片機運行期間，振蕩部分的定時是自始至終的,，故采用T1定時方式2（可以自動重新裝入的8位定時器/計數(shù)器）進(jìn)行定時,，在不占用CPU的時間里，CPU可以處理其它程序和任務(wù),。

圖3程序流程圖

將一個正弦波周期分為正半周和負(fù)半周兩部分,，半波時間為1/（2f），將這半波時間分成90份,，則定時時間為t=1/（180f）,代入T=28－t·fo/12的T1初值計算公式(式中fo為晶振頻率),，得出定時時間常數(shù)，可將45Hz～65Hz的定時時間都算出來并列成表格（如表1所示）,，設(shè)置一個查表程序,，在輸出不同頻率時從表上調(diào)取不同的T值。

表1定時時間常數(shù)表

表2正弦波數(shù)據(jù)表

T1定時時間到,，則調(diào)用振蕩器子程序,，由DAC0832輸出正弦波，正弦波的產(chǎn)生也是通過查表得到,，將半波分成90份,，即每2度為一個階梯,，用MATLAB編一小程序?qū)⑺钄?shù)列成表格，每隔時間t查表一次,，當(dāng)查表90次后,，通過DAC0832的輸出可得出一個半波，再通過反向器疊加后得一正弦波,。各階梯值對應(yīng)的角度,、輸出電壓及輸入數(shù)字量如表2所示。

圖4階梯正弦波形圖

圖5推理控制的CVCF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

此表所得階梯正弦波如圖4所示,。這樣可得到頻率穩(wěn)定度高的階梯正弦波,。

（2）推理控制子程序及算法

離散化推理控制的基本思想是，當(dāng)系統(tǒng)的采樣頻率足夠高時,，采樣系統(tǒng)的特性接近于連續(xù)變化的模擬系統(tǒng),，因而可以忽略采樣開關(guān)和保持器，將整個系統(tǒng)看成是連續(xù)變化的模擬系統(tǒng),，從而用s域的方法校正裝置D（s）,。再使用s域到z域的離散化方法求得離散傳遞函數(shù)D（z）。設(shè)計的實質(zhì)是將一個模擬調(diào)節(jié)器離散化,，用數(shù)字控制器取代模擬調(diào)節(jié)器,。設(shè)計的基本步驟是，根據(jù)已有的連續(xù)模型,，按連續(xù)系統(tǒng)理論設(shè)計模擬調(diào)節(jié)器,，然后按照一定的對應(yīng)關(guān)系將模擬調(diào)節(jié)器離散化，得到等價的數(shù)字控制器,，從而確定計算機的算法,。　　首先將離散化令K1=250,

T1=0.015再將離散化

　　得308Uk(k)=490Uk(k－1)－185Uk(k－2)

＋19Ue(k)－5Ue(k－1)

又Uk(k)=Ur－[Uf(k)－Uc(k)]

　　∴2Ua(k)=Ua(k－1)＋250Uk(k－1)(1)

Ue(k)=Ur－[Uf(k)－Ua(k)](2)

　　308Uk(k)=490Uk(k－1)－185Uk(k－2)

＋19Ue(k)－15Ue(k－1)(3)

當(dāng)根據(jù)（1）、（2）,、（3）可得推理控制的輸出

　　令K1=2,K2=1,K3=250,K4=308,K5=490,K6=185,K7=19,K8=15

∴K1Ua(k)=K2Ua(k－1)＋250Uk(k－1)(1)

Ue(k)=Ur－[Uf(k)－Ua(k)](2)

K4Uk(k)=K5Uk(k－1)－K6Uk(k－2)

＋K7Ue(k)－K8Ue(k－1)(3)

3推理控制的CVCF抗擾性能分析

推理控制的CVCF是一個輸出可測,、而擾動不可測的系統(tǒng)，設(shè)電源的輸出為Y（s）,，輸入為R（s）,，擾動為D（s），此時的電源不需要二次輸出和估計器,，只需一個估計模型,，推理控制的CVCF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

此時的系統(tǒng)輸出為推理控制器Gi(s)=Gf(s)/Gp(s),當(dāng)Gp(s)=Gp(s)時,，系統(tǒng)輸出為

Y（s）=Gf(s)R(s)＋[1－Gf(s)]B(s)D(s)

當(dāng)Gp(s)≠Gp(s）時,，系統(tǒng)的輸出為當(dāng)濾波器的穩(wěn)態(tài)增益為1時，在給定的階躍擾動下，系統(tǒng)的主要輸出Y（s）=R（s）,；在階躍擾動不可測的情況下,，系統(tǒng)的主要輸出穩(wěn)態(tài)偏差為Y（0）=0。

可見,，系統(tǒng)具有非常好的性能,，不管模型有何種誤差，系統(tǒng)的主要輸出總是穩(wěn)態(tài)無偏差的,，而且控制系統(tǒng)的可調(diào)參數(shù)很少,。